发明名称 复合式涡卷流道结构
摘要 一种复合式涡卷流道结构,藉由在同一流道结构上同时设计有「涡卷(volute)」流道以及「导叶(diffuser)」流道,使涡卷流道可利用流道截面积的逐步扩大来降低流体的速度并回收部份动能、而导叶流道则利用导叶的角度来回收流体的切线方向残余动能。并且,藉由使各流道前端部分的截面积逐步增加、且同时各流道的中端部分更可与下一流道之前端部分于轴向上相互「重叠」的特殊设计,不仅可在不需加大流道外径尺寸的条件下即可大幅延伸流道长度,且更因为各流道中端部分有重叠之部份其截面积将逐渐缩小,而达到先增大流道截面积使流体速度能有效降低、然后再逐步减小流道截面积来回收动能的最佳流道设计。
申请公布号 TW534230 申请公布日期 2003.05.21
申请号 TW091212452 申请日期 2002.08.13
申请人 博利源科技股份有限公司 发明人 简焕然
分类号 F04C18/00 主分类号 F04C18/00
代理机构 代理人 何文渊 台北市信义区松德路一七一号二楼
主权项 1.一种复合式涡卷流道结构,可配合同轴心装置之一旋转叶轮使用以进行流体之泵送,该复合式涡卷流道结构包括有:一壳体,其系为中空环状结构以提供一容置空间,壳体并具有一壳体内侧壁;一壳座板,位于壳体中且于壳座板近轴心位置处设有一轴孔,该壳座板并将该容置空间区隔成一流体入口侧空间以及一流体出口侧空间;以及,复数个流道,设于壳座板上且连通该流体入口侧空间与流体出口侧空间,各流道系大致沿着壳体内侧壁呈环状延伸分布,依据流体流动方向可将各流道区分为前端流道、中端流道、以及尾端流道三部份;其特征在于:各前端流道系位于流体入口侧空间,且系自与该叶轮之流体出口约略相同径向位置处起沿圆周方向延伸并依据流体流动方向逐渐加大其截面积;各中端流道系位于流体出口侧空间,且各中端流道与各前端流道之连接处分别形成有一喉部以贯通流体入口侧空间与流体出口侧空间,依据流体流动方向,各中端流道至少有一部份系与下一个流道之前端流道相互重叠但却不相连通、另有一部份则不重叠而系沿着该下一个流道之前端流道的较接近轴心侧延伸,且该中端流道之有相互重叠的部份将因与其重叠之该前端流道的截面积逐渐加大之缘故,而使该中端流道之有相互重叠部份的截面积逐渐减小;以及,各尾端流道系分别连接各中端流道且系向轴心弯曲,并于流体出口侧空间之近轴心区域形成一流体出口,以回收流体残留之切线方向动能并将流体引导向该流体出口。2.如申请专利范围第1项所述之复合式涡卷流道结构,其中,该复数个流道系由包括:位于壳座板与壳体之间的若干流道底板、用于连接各流道底板与壳座板之若干流道侧壁、以及若干导叶所构成,并且,各流道底板朝向流体入口侧空间之侧系称为流道底板前侧、而朝向流体出口侧空间之侧则称为流道底板后侧,又,各流道侧壁较接近壳体之侧系称为流道侧壁外侧、而较接近轴心之侧则称为流道侧壁内侧,此外,各流道底板前侧之最前端系形成有一切水角,该切水角与壳座板略呈同一水平面。3.如申请专利范围第2项所述之复合式涡卷流道结构,其中,各流道底板系沿着壳体内侧壁呈环状延伸分布且系自流道底板前侧之切水角朝向后侧逐渐下倾,并且,各流道侧壁系依据流体流动方向而逐渐朝向轴心弯曲,并因此在流道底板前侧、流道侧壁外侧、与壳体内侧壁之间形成截面积逐渐加大之该前端流道。4.如申请专利范围第3项所述之复合式涡卷流道结构,其中,各喉部系位于各前端流道之末端且系为前端流道截面积最大之部份,并且,各前端流道末端之喉部的位置系隔着壳座板而恰好邻接于下一个前端流道最前端的切水角。5.如申请专利范围第4项所述之复合式涡卷流道结构,其中,构成各尾端流道的导叶系位于依据流体流动方向之下一前端流道的流道侧壁内侧中段附近较接近轴心位置处,各导叶系呈朝向轴心弯曲之弧形结构且系由壳座板突伸一高度所构成,各导叶并与各下一前端流道的流道侧壁内侧相隔有一间距。6.如申请专利范围第5项所述之复合式涡卷流道结构,其中,于该中端流道中,自喉部进入流体出口侧空间之流体,有一部份系沿着下一个前端流道之流道底板后侧流动而与下一个流道隔着流道底板而重叠、另有一部份则受下一个前端流道之流道侧壁内侧所引导而流向尾端流道,因此,该有重叠的中端流道部份即因为流道底板的下倾而逐渐缩小其截面积。7.如申请专利范围第2项所述之复合式涡卷流道结构,其中,于各流道底板后侧较接近喉部处分别更增设有朝向轴心弯曲之一导流弧块,以引导各中端流道之流体朝向轴心之流体出口流出。8.如申请专利范围第2项所述之复合式涡卷流道结构,其中,各导叶之前端系延伸并连接于相同流道之前端流道的流道侧壁。9.如申请专利范围第2项所述之复合式涡卷流道结构,其中,导叶的数量与流道底板的数量不一定相同。10.如申请专利范围第2项所述之复合式涡卷流道结构,其中,该壳体、壳座板、流道底板、流道侧板、以及导叶系为一体之结构。11.一种复合式涡卷流道结构,可配合同轴心装置之一旋转叶轮使用以进行流体之泵送,该复合式涡卷流道结构包括有:一壳体,其系为中空环状结构以提供一容置空间,壳体并具有一壳体内侧壁;一壳座板,位于壳体中且于壳座板近轴心位置处设有一轴孔,该壳座板并将该容置空间区隔成一流体入口侧空间以及一流体出口侧空间;若干流道底板,位于壳座板与壳体之间,各流道底板朝向流体入口侧空间之侧系称为流道底板前侧、而朝向流体出口侧空间之侧则称为流道底板后侧,并且,各流道底板系沿着壳体内侧壁呈环状延伸分布且系自流道底板前侧朝向后侧逐渐下倾,各流道底板依据流体流动方向之最前端形成有切水角,并且,于各流道底板之末端分别形成有贯通之喉部以连通流体入口侧空间与流体出口侧空间,且各喉部系位于流体出口侧空间且系分别邻接于下一个流道底板之最前端;若干流道侧壁,用于连接各流道底板与壳座板,各流道侧壁较接近壳体之侧系称为流道侧壁外侧、而较接近轴心之侧则称为流道侧壁内侧,其中各流道侧壁系依据流体流动方向而逐渐朝向轴心弯曲;以及,若干导叶,各导叶系位于流体出口侧空间且系位于流道侧壁内侧中段附近较接近轴心位置处,各导叶系呈朝向轴心弯曲之弧形结构且系由壳座板突伸一高度所构成,各导叶并与流道侧壁内侧相隔有一间距。12.如申请专利范围第11项所述之复合式涡卷流道结构,其中,于各流道底板后侧较接近喉部处分别更增设有朝向轴心弯曲之一导流弧块,以引导各中端流道之流体朝向轴心流动。13.如申请专利范围第11项所述之复合式涡卷流道结构,其中,流道侧壁系延伸并连接于下一导叶。14.一种具有复合式涡卷流道之泵浦结构,包括有:一泵壳,于泵壳中具有一容置空间;一转轴,轴向延伸于该泵壳之容置空间中;一叶轮,装置于转轴上并受其驱动旋转;以及,一复合式涡卷流道结构,装置且定位于泵壳之容置空间中且不受转轴所驱动,该复合式涡卷流道结构更包括有:一壳体,其系为中空环状结构以提供一容置空间,壳体并具有一壳体内侧壁;一壳座板,位于壳体中且于壳座板近轴心位置处设有一轴孔,该壳座板并将该容置空间区隔成一流体入口侧空间以及一流体出口侧空间;以及,复数个流道,设于壳座板上且连通该流体入口侧空间与流体出口侧空间,各流道系大致沿着壳体内侧壁呈环状延伸分布,依据流体流动方向可将各流道区分为前端流道、中端流道、以及尾端流道三部份;其中,各前端流道系位于流体入口侧空间,且系自与该叶轮之流体出口约略相同径向位置处起沿圆周方向延伸并依据流体流动方向逐渐加大其截面积;各中端流道系位于流体出口侧空间,且各中端流道与各前端流道之连接处分别形成有一喉部以贯通流体入口侧空间与流体出口侧空间,依据流体流动方向,各中端流道至少有一部份系与下一个流道之前端流道相互重叠但却不相连通、另有一部份则不重叠而系沿着该下一个流道之前端流道的较接近轴心侧延伸,且该中端流道之有相互重叠的部份将因与其重叠之该前端流道的截面积逐渐加大之缘故,而使该中端流道之有相互重叠部份的截面积逐渐减小;以及,各尾端流道系分别连接各中端流道且系向轴心弯曲,并于流体出口侧空间之近轴心区域形成一流体出口,以回收流体残留之切线方向动能并将流体引导向该流体出口。15.如申请专利范围第14项所述之具有复合式涡卷流道之泵浦结构,其中,该复数个流道系由包括:位于壳座板与壳体之间的若干流道底板、用于连接各流道底板与壳座板之若干流道侧壁、以及若干导叶所构成,并且,各流道底板朝向流体入口侧空间之侧系称为流道底板前侧、而朝向流体出口侧空间之侧则称为流道底板后侧,又,各流道侧壁较接近壳体之侧系称为流道侧壁外侧、而较接近轴心之侧则称为流道侧壁内侧。16.如申请专利范围第15项所述之具有复合式涡卷流道之泵浦结构,其中,各流道底板系沿着壳体内侧壁呈环状延伸分布且系自流道底板前侧朝向后侧逐渐下倾,并且,各流道侧壁系依据流体流动方向而逐渐朝向轴心弯曲,并因此在流道底板前侧、流道侧壁外侧、与壳体内侧壁之间形成截面积逐渐加大之该前端流道;各喉部系位于各前端流道之末端且系为前端流道截面积最大之部份,并且,各前端流道末端之喉部的位置系隔着壳座板而恰好邻接于下一个前端流道的最前端;构成各尾端流道的导叶系位于依据流体流动方向之下一前端流道的流道侧壁内侧中段附近较接近轴心位置处,各导叶系呈朝向轴心弯曲之弧形结构且系由壳座板突伸一高度所构成,各导叶并与各下一前端流道的流道侧壁内侧相隔有一间距;并且,于该中端流道中,自喉部进入流体出口侧空间之流体,有一部份系沿着下一个前端流道之流道底板后侧流动而与下一个流道隔着流道底板而重叠、另有一部份则受下一个前端流道之流道侧壁内侧所引导而流向尾端流道,因此,该有重叠的中端流道部份即因为流道底板的下倾而逐渐缩小其截面积。17.如申请专利范围第15项所述之具有复合式涡卷流道之泵浦结构,其中,于各流道底板后侧较接近喉部处分别更增设有朝向轴心弯曲之一导流弧块,以引导各中端流道之流体朝向轴心之流体出口流出。18.如申请专利范围第15项所述之具有复合式涡卷流道之汞浦结构,其中,各导叶之一端系延伸并连接于相同流道之前端流道的流道侧壁。图式简单说明:图一系为本创作之复合式涡卷流道结构的第一较佳实施例之前侧方向的立体视图。图二系为图一所示之复合式涡卷流道结构之后侧方向的立体视图。图三系为图二中之A-A剖面视图。图四系图一所示之复合式涡卷流道结构之(后侧)后视图。图五系图一所示之复合式涡卷流道结构之(前侧)正视图。图六系为如图一至图五所示之该复合式涡卷流道结构搭配叶轮等元件装置于一多级式泵浦中之较佳实施例剖面组合图。图七系说明本创作之复合式涡卷流道结构,其前端流道之各部分截面积变化的示意图。图八系说明本创作之复合式涡卷流道结构,其中端流道之各部分截面积变化的示意图。图九系为说明本创作之流道(包括前端流道与中端流道部分)之流道深度变化的示意图。图十系为本创作之复合式涡卷流道结构的第二较佳实施例之剖面视图。图十一如图十所示之复合式涡卷流道结构第二较佳实施例之(后侧)后视图。图十二如图十所示之复合式涡卷流道结构第二较佳实施例之(前侧)正视图。
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